Водоснабжение конспект лекций

наявність речовин, які екстрагуються ефіром і бензолом

вуглеводів

загального азоту

білкового азоту

фосфору

СПАР

заліза

мідь

хрому

радіоактивних речовин

зміст яєць гельмінтів.

Повний аналіз робиться один раз на квартал Скорочений аналіз осаду стічних вод і мула передбачає визначення:

абсолютної і гігроскопічної вологи

зольності.

За скороченою програмою аналізують осад і мул при кожному завантаженні і вивантаженні метантенков.

А аналіз газу роблять раз на місяць для визначення співвідношення метану, водню, кисню, азоту, сірководня.

Поточний відомчий лабораторний контроль за роботою аеротенків, окрім дослідження стічних вод до і після очищення, включає щоденний контроль дози активного мула (г/л і відсоток за об'ємом) і змісту розчиненого кисню в очищеній воді (один-два разу на добу). Якість мула контролюють, визначаючи двічі в декаду індекс, мула, швидкість осадження, кількість простих, потреба активного мула в кисні. Крім того, раз на місяць встановлюють гігроскопічну вологість, зольність, зміст загального азоту, фосфору, рівень радіоактивності, наявність яєць гельмінтів.

При проведенні знезараження води хлором відомча лабораторія повинна не рідше за один раз на місяць визначати хлорпоглинання очищених стічних вод і не рідше за чотирьох-п'яти разів на добу - кількість залишкового хлора.

СЕС контролює як об'єм виконання аналізів відомчою лабораторією, так і їх якість, періодично перевіряючи дані в своїй лабораторії.

3.6 Використання продуктів анаеробних біохімічних процесів

Основними продуктами анаеробних біохімічних процесів є гази і зброджена тверда фаза.

В середньому при бродінні 1 м3 осідання можна одержати 10-18 м3 газу. По теплотворній здатності 1 м3 газу відповідає 0, 83 кг коксу, 0,785 л бензину або 0,61 кг дизельного палива. Крім того, з 1 м3 газу можна одержати 1,61

121

кВт•час енергії. Практично метан, який входить до складу газів, що одержуються в метантенках, використовується як паливний газ при виробленні електроенергії для очисних станцій.

Важливе значення має застосування твердої фази як добрива в сільському господарстві. Заміна або доповнення органічних добрив збродженим осадом є дуже корисною. Осад, в порівнянні з гноєм, містить більшу кількість фосфору і кальцію. Азот і фосфор в осаді знаходяться в так званій рухомій формі, яка активно засвоюється рослинами. Крім того, осад містить цілий ряд мікроелементів: магній, сірку, залізо, бір, марганець, мідь, йод, цинк і т.д.

Ще один напрям використання збродженого осаду - це паливо. Для цього осад підсушується на майданчиках, мула, потім за допомогою формувальної машини готується паливна цегла (аналогічно приготуванню торф'яної паливної цегли). Ця цегла повинна відстоятися в штабелях не менше одного року, впродовж якого відбувається різке зниження бактерійного населення осаду.

За кордоном з осаду проводять синтетичний грунт для спортивних майданчиків.

Контрольні запитання

1.З яких блоків складається станція очистки міських стічних вод?

2.Як назначаються санітарно-захисні зони станції очистки міських стічних вод?

3.Що треба враховувати при виборі схеми очищення стічних вод?

4.Як досягається надійне знезараження осадів ?

5.Що входить в програму лабораторного дослідження стічних вод?

6.Що входить в програму лабораторного дослідження осадів?

7.Які терміни проведення аналізів за повною чи скороченою програмою?

8.Які продукти анаеробних біохімічних процесів?

9.Як використовують продукти анаеробних біохімічних процесів?

122

ЧАСТИНА ІІ 1 ПРИРОДНІ ТА АНТРОПОГЕННІ КОМПОНЕНТИ

1.1 Класифікація природних та антропогенних компонентів

Речовинна декомпозиція починається з поділу цілісного об'єкта на складові частини. Ці частини називають по-різному: реалії, субстанції, речі, структури. Кожна з частин у свою чергу утворена зі складових. Стійкі або нестійкі структури в природних системах виникають у результаті самоорганізації. Структуризація характерна для систем самої різної природи.

Для кісткової речовини характерні структурні утворення, що формуються під впливом фізичних і хімічних зв'язків. Наприклад, широкий клас структур виникає в рідині або газі при обтіканні будь-яких перешкод (суден, автомашин, літаків, опор мостових переходів), на межі потоків зі значними градієнтами швидкості.

Прикладом передбіологічних структур є амінокислоти. Найбільш широкий клас біологічних структур, ознаками яких є тиражування (розмноження, редуплікація), метаболізм і мутації. Переважаючими в цьому випадку є зв'язки біологічні.

Людський мозок та інтелект з його можливістю самопізнання істотно розширює організаційні форми обміну речовини й енергії. Найбільш складні об'єднання - це суспільні форми організації мислячих систем.

Деякий реальний об'єкт і його речовинні складові частини може нас цікавити, але може і не бути предметом нашої уваги. В останньому випадку реалії існують об'єктивно - поза нашою свідомістю. Якщо об'єкт вивчається людиною, то розглянута субстанція виступає і представляється у свідомості як предмет сприйняття. Якщо як реалію розглядають весь навколишній простір, то цей "первинний " світ називають також універсум, космос, всесвіт або "світ 1". Він може включати неживу і живу природу, людину й усе, що нею створено. Тоді відображення об'єктивної реальності, уявлення про неї в людській свідомості називається "світ 2".

Відтворення світу уявлень матеріалізується в витворах розуму, у формі ідей, пам'яток архітектури, творів живопису, наукових робіт. Вони знаходять самостійне життя. Їх часто називають "світ 3". "Нет, весь я не умру. Душа в заветной лире мой прах переживёт и тленья убежит... " (О.С. Пушкін). Якщо "світ 1" - об'єктивний, то "світ 2" і "світ 3" - суб'єктивні.

Будь-який реальний об'єкт має нескінченну кількість властивостей. Уявлення про цей об'єкт, названий предметом, може відбивати багато або лише деякі з його властивостей. Число особливостей предмета завжди обмежене. Предмет має меншу кількість відтінків кольору, звуку, запаху й інших властивостей, ніж його прототип - реальний об'єкт. Уявлення про об'єкт при необхідності може бути доповнене якими-небудь раніше невідомими відомостями.

123

Наприклад, якщо в деякому ландшафті живе визначений вид тварин, то він виступає як речовинний об'єкт і має нескінченне число властивостей. При найдетальнішому і всеосяжному дослідженні цього виду будуть отримані лише деякі обмежені відомості про об'єкт дослідження. Залежно від мети вивчення можуть цікавити, наприклад, стрімкість переміщення тварин, їх плідність або швидкість метаболізму.

Компоненти можуть розглядатися як щось цілісне і неподільне, але можуть представлятися як складний предмет. Структура або будова - це щось єдине і цілісне, що складається з безлічі взаємозалежних і вза-ємодіючих частин. Причому взаємозалежні частини можуть бути мікро-, мезо- і макромасштабу. Структури можуть розумітися як просторові, часові і просторово-часові. [3]

Якщо просторовий і часовий масштаб відповідає найбільшим розмірам, розглянутим в екології, то такі найбільші структури прийнято називати комплексами. Тобто комплекс - це складна субстанція, що складається з декількох або багатьох взаємозалежних частин. При порівняльному масштабі поняття комплекс, структура і будова зближуються за змістом.

Комплекси можуть складатися з багатьох компонентів і тоді вони називаються компонентними комплексами. Якщо комплекси складаються з територіальних підсистем, то вони іменуються територіальними комплексами.

Компонентна будова антропогенного ландшафту розглядається в межах одного територіального комплексу, тобто в межах цілісної (неподільної) територіальної одиниці, обмеженої контуром. Компоненти - це матерія або якісно особливі речовини, що відрізняються формою організації або агрегатним станом. Як близькі за змістом до терміна "компонент" у літературі з ландшафтознавства і географії вживаються такі поняття як вертикальна, ярусна і речовинна будова. По агрегатному стану виділяються тверда, рідка і газоподібна речовина.

Компонентна речовинна будова включає наступні таксономічні одиниці: компонентні комплекси, група компонентів, один компонент, блоки елементів і, нарешті, елементи. В залежності від участі або не участі людини компонентні комплекси поділяються на природні (натуральні) та антропогенні (штучні). Диференціація компонентних комплексів відбувається в такий спосіб. У межах природних компонентних комплексів виділяються неживі (вони ж називаються абіогенні, близькими за змістом поняттями є "кісткова речовина" і екотоп) і живі (біогенні, жива речовина) групи компонентів (табл. 1.1).

124

Антропогенні компонентні комплекси поділяються на соціальні і техногенні. Соціальні блоки компонентів класифікуються по суспільних групах різної чисельності. У межах техногенного можуть бути виділені, наприклад, паливно-енергетичні, металургійні, машинобудівні, нафтохімічні та агропромислові компонентні комплекси або блоки компонентів.

Паливно-енергетичний комплекс може включати наступні блоки елементів або компонентів: киснева, атомна енергетика та гідроенергетика. Машинобудівний комплекс складається з таких блоків елементів, як електротехнічна промисловість, важке машинобудування, транспортне й сільськогосподарське машинобудування, а також машинобудування для легкої і харчової промисловості. Агропромисловий комплекс складається з виробництва сільгосппродукції (рослинництво і тваринництво), переробної і харчової промисловості, а також може включати блок елементів, що забезпечує збереження, транспорт і реалізацію сільгосппродукції. Кожен блок елементів може складатися з елементів, наприклад, конкретних підприємств по збереженню, транспорту або переробці.

В сучасних умовах основну кількість комплексів техногенної групи зосереджено в містах і селищах. В урбаністиці утворюючі та обслуговуючі групи компонентів називаються, відповідно, містоутворюючими та містообслуговуючими. До містоутворюючих звичайно відносять комплекси, перераховані вище. Містообслуговуючий блок компонентів включає, по-перше, житлово-комунальне господарство, по-друге, комунікації, по-третє, установи культури (школи, музеї, пам'ятники архітектури). Кожний з компонентів, що становлять містоутворюючий блок, у свою чергу, складається з декількох блоків елементів. Наприклад, житлово-комунальне господарство включає різні типи житлової забудови, системи, що постачають у місто тепло, електроенергію, воду, продукти харчування і, нарешті, підприємства, що забезпечують збір, утилізацію і поховання відходів. Комунікаційні компоненти поєднують такі блоки елементів: автомобільний, залізничний, авіаційний і водний транспорт, а також радіо, телефонні, телевізійні і комп'ютерні засоби зв'язку.

Абіотична група компонентів складається з літогенного (геоморфологічного), кліматогенного (кліматоп) та гідрогенного (гідротоп) компонентів. Біотична група компонентів включає фітогенний (рослинний компонент, фітотоп) і зоогенний (фауногенний компонент, зоотоп).

У свою чергу природні компоненти поділяються на блоки елементів. Наприклад, кліматогенний компонент може включати повітряні маси і хмарні системи, опади, а зоогенний - популяції, групи організмів чи представників класу ссавців або з ряду, наприклад, хижаків.

Нарешті, блоки елементів складаються з елементів. Наприклад, блок елементів "опади" складається з елементів: дощові опади або навіть окрема

126

злива. А зоогенний блок компонентів може включати представників роду ведмедів або виду бурих ведмедів.

1.2 Містоутворюючі та містообслуговуючі компоненти у місті

Як зазначалося, техногенні компоненти в урбоекології поділяються на містоутворюючі та містообслуговуючі. Містоутворюючі компоненти – це підприємства чи сукупність підприємств, які є причиною розвитку, а іноді й заснування міста. [1, 2]

Виробництво речовини або енергії звичайно здійснюється у три стадії: 1) обробка, 2) переробка чи трансформація, яка включає концентрацію (збагачення) та перегрупування хімічних елементів, та 3) вторинна переробка, утилізація та поховання промислових відходів.

Як містоутворюючі виділяють такі види промисловості: паливноенергетична (енергетика), металургійна, машинобудування, хімічна, легка та харчова. Паливно-енергетична промисловість включає кисневу енергетику (тепло-електростанції, які спалюють видобуте паливо: вугілля, нафту, газ). Металургійна промисловість включає чорну та кольорову металургію. Машинобудівна промисловість виробляє устаткування, машини, прилади та інструменти виробничого і побутового призначення. Хімічна промисловість виробляє пластмасу, гуму, волокна, барвники, добрива, отрутохімікати та інші матеріали. Нарешті, легка та харчова промисловість виробляє види продукції, призначені для задоволення особистих потреб городян.

Містообслуговуючі компоненти – це установи та підприємства, що здійснюють культурно-побутове обслуговування. Вони включають комунальне господарство, комунікації та заклади культури.

Комунальне господарство, його іноді називають житловокомунальне господарство, складається з житлової забудови та систем, які подають в місто речовину та енергію. Житлова забудова або житло класифікується за видами та способами забудови. Види забудови характеризуються поверховістю будівель та їхніми габаритами. По способах забудови конструкції поділяються на збірні великопанельні, з фундаментами на палях та використанням підземних просторів під гаражі.

Постачальні системи включають енергопостачання, водопостачання та забезпечення побутовими товарами й продуктами харчування. Останні складаються з підприємств торгівлі, включаючи магазини, які продають предмети споживання та побуту, у тому числі й книжкові магазини. Житлово-комунальне господарство поряд з житловою забудовою та постачальними системами включає підприємства по збиранню, похованню та скиду побутових відходів. Для збору й транспорту рідких відходів використовується зливова або загальносплавна каналізаційна система. Тверді побутові відходи (ТПВ) збираються і транспортуються за межі

127

міста за допомогою сміттєзбиральної системи. Утилізаційні та сміттєспалювальні заводи, а також полігони й звалища для поховання і накопичення твердих відходів відносяться до очисних підприємств та споруд. [1, 7]

Містоутворюючі компоненти, як зазначалося, поряд з житловокомунальним господарством включають комунікації як транспортні, так і зв’язку. Шляхи сполучення включають автотранспорт (громадський та індивідуальний), залізничний транспорт, авіата водний транспорт. Водний транспорт поділяється на річковий та морський.

Комунікації включають радіо, телефонний, телевізійний та комп’ютерний зв’язок.

І, нарешті, остання складова містоутворюючих компонентів – це заклади культури: школи, музеї, бібліотеки.

1.3 Тверді побутові відходи в місті

Тверді побутові відходи (ТПВ) – непридатні для подальшого використання предмети побуту та харчові відходи.

ТПВ звичайно включають: харчові відходи – 28-45%, папір, картон – 20-30%, зміт (діаметром менше 15 мм) – 7-18%, дерево – 1,5-4%, текстиль

–4-7%, скло – 3-8%, шкіра, гума – 1-4%, пластмаса – 1,5-5%, кістки – 0,5- 2%, каміння, фаянс – 1-3%. На морфологічний склад та процентне співвідношення у місті впливають багато чинників, у тому числі ступінь благоустрою забудови, кліматичні умови. Тому наведені вище цифри досить умовні. Наприклад, харчові відходи навесні складають 28%, а влітку та восени - 45%.

Хімічний склад ТПВ для кожної кліматичної зони України орієнтовно має такі показники (у % від сухої маси): органічна речовина – 56-80%, зольність – 20-44, загальний азот – 1.2-2.7, кальцій – 4-5.7, вуглець

–28-39, фосфор – 0.5-0.8, загальний калій – 0.5-1.1 та вологість (у % від загальної маси) – 35-70%.

ТПВ утворюються від житлових будівель та громадських установ (підприємства громадського харчування, учбові, видовищні установи, готелі).

Норми накопичення та склад ТПВ визначаються ступенем благоустрою житлового фонду (наявність водопроводу, каналізації, сміттєпроводу, системи опалення), поверховістю, культурою торгівлі, добробутом населення, сезоном. Середньодобова норма накопичення ТПВ на одного мешканця складає близько 1 кг на добу. Збирання ТПВ проводять без розділення на складові (валовий збір) та з розділенням на інгредієнти (роздільна або селективна система збору). Валовий збір може здійснюватись шляхом вивозу сміття з певною періодичністю при накопиченні сміття у сміттєзбирачах чи без них. Бачки для накопичення

128

сміття виготовляють з пластмаси, сталі чи алюмінію. Їх ємність залежить від об’єму накопичуваного сміття. У будівлях підвищеної поверховості влаштовуються сміттєпроводи різної конструкції. Роздільний збір потребує від населення свідомого підходу до видалення ТПВ, додаткової тари та спецтранспорту для вивезення кожного виду вторсировини. В Україні селективний збір поки що не отримав розвитку.

Для транспортування ТПВ застосовується спеціальний сміттєвізний транспорт місткістю від 6 до 60м3. Для зменшення об’єму ТПВ у 1,5-2 рази в цьому транспорті застосовуються ущільнювачі зворотно-поступальної дії. Із зростанням міст місця накопичення та знешкодження ТПВ все більше віддаляються. Відповідно зростає вартість транспортних витрат на перевезення.

Методи знешкодження та переробки ТПВ можуть бути розподілені на три групи: утилізаційні, ліквідаційні та мішані.

На Україні найбільш розповсюджене складування на полігонах чи звалищах (ліквідаційно-механічний спосіб), спалення (ліквідаційнотермічний спосіб) та компостування (утилізаційно-біологічний спосіб). Перераховані технології застосовують у комплексі з вийманням та утилізацією окремих складових ТПВ.

Для механізованого виймання складових (ручний збір в Україні заборонено) застосовують магнітну, пневматичну електричну або гідросепарацію.

Для складування відходів використовують звалища або полігони. Полігони як природоохоронні споруди мають забезпечувати атмосферу, ґрунти, підземні та поверхневі води від забруднення. Строк служби полігону звичайно складає не менше 15-20 років. До полігону має бути підведена дорога з твердим покриттям. Розміщення полігону відбувається на відстані від найближчого дому не менше 500м. Полігон по всьому периметру відділяється захисною лісосмугою шириною не менше 20м. Для експлуатації полігон розбивається на черги. Період експлуатації кожної черги – 3-5 років. Кожна черга при цьому поділяється на пускові комплекси з часом складування кожного 1-2 роки.

Для захисту ґрунтових вод при будівництві створюється спеціальний протифільтраційний екран, який вкриває днище та борти полігону. При цьому передбачаються системи відводу та очищення фільтрату. Для контролю за якістю ґрунтових вод створюється система спостережних свердловин. Захист повітряного басейну від забруднення здійснюється при експлуатації перекриттям заповнених карт полігону шарами будівельного сміття чи ґрунту. [7]

Майданчик під полігон обирається з урахуванням рельєфу, розташування доріг, населених пунктів, рози вітрів, характеристики ґрунтів. Місткість полігону (Еm) визначається за формулою:

129

населення на перший та останній роки експлуатації; У1 та У2 - питомі річні норми накопичення на перший (фактичні дані) та останній роки експлуатації (м3/люд. на рік); К – коефіцієнт, враховуючий ущільнення ТПВ за весь строк служби полігону й об’єм проміжних та зовнішніх ізолюючих шарів ґрунту.

На плоских ділянках полігони влаштовують висотного або траншейного типу. Полігон висотного типу утворюють шляхом обвалування території. Полігони траншейного типу створюють прокладанням траншей глибиною 3-6м і шириною по верхньому краю 1012м. Вийнятий ґрунт використовують для засипання ТПВ при експлуатації. Довжина траншеї створюється з урахуванням прийому ТПВ протягом 1-2 місяців. Можливо для складування використовувати яри чи відпрацьовані кар’єри.

Після закінчення експлуатації полігонів необхідна їх рекультивація.

Контрольні питання для самоперевірки

1.Які групи компонентів належать до природних?

2.Які компоненти належать до абіогенних?

3.Які компоненти належать до біогенних?

4.Які компоненти належать до антропогенних?

5.Чим відрізняються містоутворюючі та містообслуговуючі компоненти у місті?

6.З яких блоків складаються містоутворюючі компоненти?

7.З яких елементів складається комунальне господарство?

8.Що таке тверді побутові відходи?

9.З чого складаються тверді побутові відходи?

10.Які види складування відходів використовуються на Україні?

11.Як визначається місткість полігону?

130